Технология обработки графической информации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «ДИЗАЙН И ТЕХНОЛОГИИ МЕДИАИНДУСТРИИ»

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему:

«Технология обработки графической информации»

 

 

 

 

Выполнила: ст. гр. ИТД-519

Токарева В.А.

Проверил: ст. преподаватель

Макарова Т.В.

Работа защищена с оценкой

________________________

 

 

 

Омск-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..……………3

ГЛАВА 1. Виды графики5

1.1. Растровая графика……5

   1.2. Векторная графика6

1.3. Фрактальная графика………..………………………………………….….9

ГЛАВА 2. Программы обработки графических изображений12

2.1. Растровые графические редакторы12

   2.2. Векторные графические редакторы 20

ГЛАВА 3. Редактирование изображений……………………………...……….34

 3.1. Редактирование в растровом редакторе Adobe Photoshop…………...…34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………...……..42

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………….…43

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе мне предстоит  рассмотреть очень интересную тему - технологии обработки графической информации. Это тема очень актуальна в данное время, потому что компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся   отраслей информатики сейчас в России, да и во все мире. Графическое представление информации используется повсюду в рекламе, бизнесе, и даже в искусстве. Она помогает людям зарабатывать деньг и поэтому происходит постоянное совершенствование старых, и разработка новых технологий в обработке графического изображения. В работе я рассмотрю основные три основных способа формирования изображения -  это растровый, векторный и фрактальный.  Выбор растрового   или   векторного   формата зависит от целей и задач работы с изображением, потому что и тот, и другой имеет ряд достоинств и некоторые недостатки. Если нужна    фотографическая   точность   цветопередачи, то предпочтительнее   растр.  Логотипы, схемы, элементы   оформления   удобнее представлять в векторном формате.

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые  было реализовано в середине 50-х  годов для больших ЭВМ, применявшихся  в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа  компьютерных систем, в особенности  персональных.    

Распространение компьютерной графики началось с полиграфии. Но вскоре она вырвалась из тесных помещений  типографий на простор широкого применения. Огромную популярность завоевали компьютерные игры, научная графика и фильмы. Сейчас без развитой и изощренной графики не обходится ни один фантастический фильм, ни одна компьютерная игра. Создаются  изображения настолько реальные, что трудно поверить в то, что  все это создано на компьютере. Мощнейшие машины и талантливейшие команды математиков, программистов  и дизайнеров работают над этим.

 

Хотя компьютерная графика  служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых  достижениях фундаментальных и  прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, программирования, статистики и множества других. Это замечание  справедливо как для программных, так и для аппаратных средств  создания и обработки изображений  на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики  и во многих случаях выступает  “локомотивом”, тянущим за собой  всю компьютерную индустрию.

 

ГЛАВА 1. Виды графики

 

1.1. Растровая графика

Растровая графика описывает изображения  с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных  на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением  и цветом каждой точки сетки, что  создает изображение примерно также как в мозаике.

При редактировании растровой графики  редактируются пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к "разлохмачиванию" краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.

Основой растрового представления  графики является пиксель (точка) с  указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом  фоне приходится указывать цвет каждой точки как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек - чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством  точек на единицу длины - разрешением (обычно, точек на дюйм - dpi или пикселей на дюйм - ppi).

Кроме того, качество характеризуется  еще и количеством цветов и  оттенков, которые может принимать  каждая точка изображения. Чем большим  количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и - 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей  или оттенков. К сожалению, масштабирование  таких картинок в любую сторону  обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно  при уменьшении визуальных размеров самой картинки - т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению  резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя  и более граничащими цветами. Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др.

1.2. Векторная графика

Основным логическим элементом  векторной графики является геометрический объект. В качестве объекта принимаются  простые геометрические фигуры (так  называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия), составные  фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том  числе градиенты.

Преимущество векторной графики  заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение  составляющих ее объектов можно описывать  с помощью математических формул.

Важным объектом векторной графики  является сплайн. Сплайн -- это кривая, посредством которой описывается  та или иная геометрическая фигура. На сплайнах построены современные  шрифты TryeType и PostScript.

У векторной графики много достоинств. Она экономна в плане дискового  пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик  почти не увеличивает размер файла.

Объекты векторной графики легко  трансформируются и модифицируются, что не оказывает практически  никакого влияния на качество изображения. Масштабирование, поворот, искривление  могут быть сведены к паре-тройке элементарных преобразований над векторами.

В тех областях графики, где важное значение имеет сохранение ясных  и четких контуров, например, в шрифтовых  композициях, в создании логотипов  и прочее, векторные программы  незаменимы.

Векторная графика может включать в себя и фрагменты растровой  графики: фрагмент становится таким  же объектом, как и все остальные (правда, со значительными ограничениями  в обработке).

Важным преимуществом программ векторной графики является развитые средства интеграции изображений и  текста, единый подход к ним. Поэтому  программы векторной графики  незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно-графических  и оформительских работ.

Однако, с другой стороны, векторная  графика может показаться чрезмерно  жесткой, "фанерной". Она действительно  ограничена в чисто живописных средствах: в программах векторной графики  практически невозможно создавать  фотореалистические изображения.

А кроме того, векторный принцип  описания изображения не позволяет  автоматизировать ввод графической  информации, как это делает сканер для точечной графики.

В последнее время все большее  распространение получают программы 3-мерного моделирования, также имеющие  векторную природу.

Обладая изощренными методами отрисовки (метод трассировки лучей, метод  излучательности), эти программы  позволяют создавать фотореалистичные растровые изображения с произвольным разрешением из векторных объектов при умеренных затратах сил и  времени.

Векторная графика описывает изображения  с использованием прямых и изогнутых  линий, называемых векторами, а также  параметров, описывающих цвета и  расположение. Например, изображение  древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа  задается цветом контура и области  внутри этого контура.

При редактировании элементов векторной  графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Можно переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

Векторное представление заключается  в описании элементов изображения  математическими кривыми с указанием  их цветов и заполняемости (вспомните, круг и окружность - разные фигуры). Красный эллипс на белом фоне будет  описан всего двумя математическими  формулами - прямоугольника и эллипса  соответствующих цветов, размеров и  местоположения. Очевидно, такое описание займет значительно меньше места, чем  в первом случае. Еще одно преимущество - качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. К сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к утяжелению файла. Кроме того, перевод изображения из растрового в векторный формат (например, программой Adobe Strime Line или Corel OCR-TRACE) приводит к наследованию последним невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится. Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых фотокамер и др.).

1.3. Фрактальная графика

Фрактал — объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать  целые классы изображений, для детального описания которых требуется относительно мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям вне этих классов.

Фрактал - это рисунок, который  состоит из подобных между собой  элементов. Существует большое количество графических изображений, которые  являются фракталами: треугольник Серпинского, снежинка Коха, "дракон" Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путём автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики есть то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Математической основой  фрактальной графики является фрактальная геометрия. Здесь в основу метода построения изображений положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников.

Таким образом, мелкие элементы фрактального объекта повторяют свойства всего объекта. Полученный объект носит название «фрактальной фигуры». Процесс наследования можно продолжать до бесконечности. Таким образом, можно описать и такой графический элемент, как прямую. Изменяя и комбинирую окраску фрактальных фигур можно моделировать образы живой и неживой природы (например, ветви дерева или снежинки), а также, составлять из полученных фигур «фрактальную композицию». Фрактальная графика, также как векторная и трёхмерная, является вычисляемой. Её главное отличие в том, что изображение строится по уравнению или системе уравнений. Поэтому в памяти компьютера для выполнения всех вычислений, ничего кроме формулы хранить не требуется. Только изменив коэффициенты уравнения, можно получить совершенно другое изображение. Эта идея нашла использование в компьютерной графике благодаря компактности математического аппарата, необходимого для ее реализации. Так, с помощью нескольких математических коэффициентов можно задать линии и поверхности очень сложной формы. С точки зрения машинной графики фрактальная геометрия незаменима при генерации искусственных облаков, гор, поверхности моря. Фактически благодаря фрактальной графике найден способ эффективной реализации сложных неевклидовых объектов, образы которых весьма похожи на природные. Геометрические фракталы на экране компьютера — это узоры, построенные самим компьютером по заданной программе. Помимо фрактальной живописи существуют фрактальная анимация и фрактальная музыка. Создатель фракталов — это художник, скульптор, фотограф, изобретатель и ученый в одном лице. Вы сами задаете форму рисунка математической формулой, исследуете сходимость процесса, варьируя его параметры, выбираете вид изображения и палитру цветов, то есть творите рисунок «с нуля». В этом одно из отличий фрактальных графических редакторов (и в частности — Painter) от прочих графических программ. Например, в Adobe Photoshop изображение, как правило, «с нуля» не создается, а только обрабатывается. Другой самобытной особенностью фрактального графического редактора Painter (как и прочих фрактальных программ, например Art Dabbler) является то, что реальный художник, работающий без компьютера, никогда не достигнет с помощью кисти, карандаша и пера тех возможностей, которые заложены в Painter программистами.